Кинетические процессы формирования плазменных структур в поперечных наносекундных разрядах с полым катодом

• Автор: Кобзев, Олег Вадимович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 155 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1. Формирование плазменных структур в газовых разрядах

1.1. Концепции формирования структур в газоразрядной плазме

1.2. Страты (ионизационные волны) в плазме газового разряда

1.3. Страты (ионизационные волны) в магнитном поле

1.4. Особенности электрического пробоя газов в сильных нестационарных электрических полях

Глава 2. Методика и техника эксперимента

2.1. Экспериментальная установка для исследования формирования плазменных структур в полом катоде
2.2. Методика и техника исследования электрических и электрокинетических характеристик наносекундных
разрядов
2.3. Методика и техника исследования оптических* и спектральных характеристик наносекундных электрических разрядов
2.4. Анализ погрешностей измерений
Глава 3. Экспериментальное исследование процессов формирования плазменных структур в поперечных
наносекундных разрядах в инертных газах
3.1. Исследование формирования периодической
плазменной структуры (страт) в разряде с катодом с полукруглой полостью
3.2. Исследование формирования периодической
плазменной структуры (страт) в разряде с катодом с прямоугольной полостью
3.3. Исследование формирования положительно заряженной структуры в разряде с катодом с прямоугольной полостью

Глава 4. Кинетика формирования плазменных структур в поперечном наносекундном разряде с полым катодом
4.1. Механизмы и кинетика формирования периодических плазменных структур
4.2. Аналитическая модель ионизационно-дрейфовых плазменных структур
4.3. Эффекты кумуляции электрического поля и заряженных частиц в высоковольтном наносекундном разряде с полым катодом
4.4. Численное моделирование процесса кумуляции электрического поля и заряженных частиц в высоковольтных наносекундных разрядах с полым катодом
Заключение
Список использованных источников

Введение
Исследование упорядоченных плазменных структур, формирующихся под действием внешнего и внутренних электрических полей;, поиск их механизмов и построение теории нелинейных взаимодействий: электрического поля с потоками заряженных частиц плазмы является важной, но все еще не решенной задачей. В последние годы интенсивно изучаются характеристики, свойства и размеры визуализировавшихся плазменных структур, формирующихся нелинейным: взаимодействием электрического поля с потоками заряженных частиц в самоорганизующейся: плазме [1 7]. Несмотря на большое количество работ по слабоионизованной плазме и переносу тока в электрических разрядах, проблема фокусировки тока и электрического поля в. плазменные структуры, о чем свидетельствует, например, излучение из. ; высоковольтных наносекундных разрядов,, из электрических дуг и молний, остается все еще нерешенной проблемой.
Как известно, страты являются- ярким примером самоорганизации плазмы газового разряда,, поддерживаемой электрическим полем. В результате многолетних исследований накоплен: значительный :;
экспериментальный материал о свойствах страт, который, в частности, обобщен в работах [8-11]. Хотя считается установленным, что страты представляют собой явление:присущее именно неравновесной газоразрядной плазме, в которой- основную роль играют процессы, генерации и переноса заряженных частиц, уровень понимания этого явления до сих пор далек от совершенства. Следует отметить, что особый, интерес представляют исследования, условий и механизмов самоорганизации и формирования регулярных периодических плазменных структур во внешнем магнитном поле; Во внешнем магнитном поле меняются как диффузия и подвижность заряженных частиц, так и кинетические коэффициенты электронов. Поскольку страты, могут иметь ионизационно-диффузную природу, то наложение внешнего магнитного поля позволяет управляемым образом

разряда и по порядку величины равны ширине плазменного шнура. Измеренная скорость движения регулярных страт близка к теоретической. Связанные с этим движением колебания концентрации и потенциала плазмы при малых надкритичностях лежат в узком интервале частот порядка килогерц. С ростом ют и развитием мелкомасштабных неоднородностей спектр колебаний расширяется в сторону больших частот. В работах Шипука и его сотрудников было также показано, что устойчивость увеличивается при увеличении степени ионизации присадки. Эффективная проводимость плазмы в направлении, перпендикулярном В, при этом падает.
Многочисленные исследования такой низкотермической плазмы, выполненные в последние годы,, показали, что при определенных условиях в ней имеется ионизационное равновесие с температурой электронов, а потери энергии электронами происходят в основном в упругих соударениях с атомами газа.
Ионизационная неустойчивость, приводящая к расслоению плазмы в скрещенных Е- и Я-полях, была теоретически рассмотрена Велиховым и Дыхне [84, 85] и Керрерброком [86]. В этих работах состояние плазмы описывается следующей системой уравнений:
• Обобщенный закон Ома
Е + Т— + 1 5-- ЧТ
= У + [/£2 г]

Закон сохранения энергии для электронов
у 81, А 8 (тГГ л _яа„ I _ Щ пТс
Уравнение Саха
ді 2 ді ее т (7)
—= АТе3,2е"11т’ п*~п . (8)
В уравнениях (6)-(8) п и щ — концентрация электронов плазмы и
нейтральных атомов, Те и J— температура электронов и потенциал ионизации